《实验力学》
除了它存在于该波中任何给定的概率外,科学家无法确定它的位置。
是波还是粒子?
本质来看,将其作为粒子或波来测量,决定了它会以什么形式出现,而双缝实验正是证明这种波粒二象性最简单的例子。
这被称作相长干涉,并会显示出亮带。
可事实真的是这样吗?
光子似乎知道它们处于波态中会去向哪里,就像影院中观众没有分配座位就出现了,但每个人却又知道自己该坐哪里。
但如果去试图定义它的动量,人们又会发现它的行为和波一样。
可一旦打开两个狭缝,就会出现干涉。
根据此概念,亚原子实体可以被描述为波和粒子,但这取决于观察者如何测量它们。
如果现在要说所有的结果都是注定选择好的,无论我们的意识如何,选择怎样,最终的结果都已经定好了,人们会怎么想呢?
这似乎说明,宇宙以某种方式同样在观察实验者,双缝中的实体量子态也受概率定律支配,因此科学家们无法确定一个物体的量子态是什么。
海森堡则强调观察者和被观察者之间的“切割”,两者无法真正观测到彼此。
哥本哈根解释否认了波函数提供了普通物质体的直接可理解的图像,或某些此类物质的可辩别成分。
这便是双缝实验最恐怖的地方,起初光子会以随机散射的方式出现在屏幕上。
当波峰在波谷发生撞击时,它们彼此会抵消,这被称作相消干涉,并会显示出暗带。
量子力学在普朗克、爱因斯坦、玻尔、德布罗意、薛定谔等人的工作下,当前的科学理论都认为所有粒子都表现出了波动性,反之亦然。
但随着光子越来越多,干涉图案开始出现,每个光子本身都会对整体波状造成影响。
粒子的所有可能路径都可以相互干扰,即使实际存在的路径只有一条,所有现实同时存在,直到最终结果出现。(这类似于叠加态概念)
此时屏幕上留下的图案会发生变化,它看上去就像两道光杠。
从波函数来看,它是一个数学实体,它为系统上每个可能测量的结果提供概率分布。
双缝实验的观测和结果可以同时存在,观测本身就会导致粒子发生变化,从而影响结果。
如果单个地发射光子,如果它们没有机会互相干扰,那它们会表现得像粒子还是波呢?
值得一提的是,双缝实验远远早于科学家们在20世纪对量子力学的描述。
光子会在屏幕上显示为一个点,这时我们可以认为光子是粒子。
结果先于意识,还是意识先于结果?
然而在宏观粒子中,由于波长太短,通常无法通过科学实验来检测波的特性。
如果在狭缝前设置一个检测器,它可以观察光子并在检测光子通过时亮起,检测器会在检测时有50%的时间点亮。
但两人关于量子力学的看法并不统一,玻尔提供了一种独立于主观观察者或测量的解释崩溃,它依赖于一个“不可逆”过程,并可能发生在量子系统中。
如果我们用两个平行的狭缝在墙上照射一束光时,假设光束只有一个波长。
尽管如此,双缝干涉实验的过程和结果仍是量子力学的一大谜团。
同时期内,薛定谔发表了他对量子力学的波动理论,在他的理论中,粒子的定义可以是波形的方程。
原子尺度上,如果我们进行单缝实验,并将光子发射到传感器屏幕上。
缝隙、光子、探测器都是相同的情况下,探测器关闭后,粒子状图案便不会出现。
光子在实验中出现的条纹干涉图案表明,单个光子的行为就像通过了两个缝隙一样,这使它的表现是一个波。
光和物质既可以作为波,也可以作为离散的粒子,这取决于它们是否被观察到。
这就好比抛硬币会随着抛投次数越多,正反面的概率会越接近50%。
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